复杂礁盘地形对防波堤堤脚稳定性影响试验研究

针对礁盘地形上波浪运动形态的复杂性及相关防波堤工程设计中的结构稳定性问题,对礁盘地形附近某工程及相关海域的海床地形进行模拟,并通过波浪整体物理模型试验验证工程区防波堤堤脚的稳定性情况。试验结果表明:礁盘地形上堤脚块石稳定重力若按规范计算偏危险。研究结合试验现象及结果对堤脚进行优化,提出礁盘地形上防波堤堤脚开槽的优化方案。     

长周期波浪在礁盘陡变地形上的变形研究

随着岛礁工程建设的发展,长周期波浪在岛礁地形上变形研究有非常重要的现实意义。以马尔代夫机场岛近岸礁盘地形为研究背景,通过格林法则、椭圆余弦波等理论方法对波浪浅水变形进行计算,利用断面物理模型试验进行对比分析;开展岛礁地形的整体物理模型试验,研究长周期波浪在岛礁地形上的变形,分析岛礁地形上的波高增大系数。     

福建某渔港防波堤优化设计

本文针对福建省某一级渔港防波堤工程,采用1:33正态物理模型,进行了波浪整体物理模型试验。试验模拟了工程区水下地形、岸线、防波堤及其堤根后方山体,考虑了堤头对岸山体对波浪的反射作用。试验观测了防波堤防浪墙、外坡护面、内坡护面、棱体抛石、护底等部位在各级水位及相应100年一遇波浪作用下的稳定性,对原设计方案进行了优化,供今后的工程设计借鉴。     

越南茶荣沿海港口波浪三维整体物理模型稳定性研究

三维波浪整体物理模型试验已广泛运用于防波堤工程实践中。三维整体物模试验较传统的波浪断面物理模型而言,对于波浪与结构物的作用有着更加完备的刻画。三维随机波浪整体物理模型试验可量化波浪的浅水变形、折绕射、越浪量及海工结构物三维稳定性。以越南茶荣沿海港口防波堤工程为例,利用1：34.3三维整体波浪物理模型,针对不同波向及重现期波浪条件下防波堤堤头、堤身三维稳定性与防波堤越浪量进行测试研究。试验结果表明：1)防波堤头堤石为5 t、主干为3.5 t时结构布置可靠稳定。2)仅在极端高水位和设计高水位部分组次发生少量越浪或者溅浪。     

长周期波作用下斜坡式防波堤稳定性及施工分析

通过对印度尼西亚adipala斜坡式防波堤波浪断面物理模型试验进行研究,结合长周期波、大波高作用下波浪水流对施工期防波堤冲刷袭击所出现的不同破坏特性,分析长周期波浪波高、波向与不同平面位置防波堤断面间的相互作用,探讨印度洋长周期波浪作用下防波堤施工期稳定性,以寻求此环境条件下的防波堤有效施工模式,以作同类工程借鉴。     

茂名港博贺港区西防波堤修复断面稳定性试验研究

茂名港西防波堤采用抛石斜坡式和沉箱直立式相结合的形式,因2015年台风"彩虹"对防波堤0+270—0+650区段造成损坏严重,致使外坡大量块石被冲刷,重新恢复原貌施工难度较大,为此需在破坏后的基础上对防波堤断面进行修复。通过断面物理模型试验对修复方案的稳定性进行验证和优化,最终确定的修复方案为-2.0 m护面戗台上采用2~3 t块石进行加护,堤顶采用11 t扭王字块体护面全掩护。     

暗礁波浪演化及大型坐礁船波浪载荷研究

针对KeaTrader在杜兰德礁触底事故,本文提出简化物理模型,通过水池模型试验对波浪在礁盘上的演化、坐礁船总体波浪载荷进行研究,并基于合田波压修正公式计算得到坐礁船波浪载荷幅值。波浪从礁盘边缘斜坡往礁盘顶部传播过程中,波高增大,波峰变陡,直至发生破碎,礁盘顶部两侧波浪破碎比中部更早,同时礁盘顶部逐渐形成圆弧形波浪。随着入射波陡增大,礁盘顶部波浪破碎更明显,礁盘中心区域波高降低更显著;同时,试验得到的横向和垂向波浪载荷均表现出先减小后增大的趋势,通过力平衡分析发现坐礁船可能发生滑动。最后以坐礁船波浪载荷试验结果为基准,通过与基于合田波压修正公式的计算结果比较,建立了一种快速估算坐礁船波浪载荷的方法。     

科伦坡港口城外防波堤堤顶高程的确定

在地质条件及防波堤断面形式基本确定的前提下,防波堤堤顶高程是决定防波堤造价的主要因素之一。分析特许协议文件中外防波堤相关要求并考虑景观要求,认为堤顶高程应在3.0~4.0 m;分析工程所在区的自然条件及设计要素,确定防波堤的结构形式;在允许越浪的条件下,计算堤顶高程的范围;通过防波堤护面块体稳定性二维物理模型及波浪泥沙整体物理模型试验来验证护面块体稳定性和人工沙滩冲淤变化,并测量堤后不同位置处的绕射或越浪引起的次生波高;根据工程量及施工工艺选定较优的高程方案,为工程设计提供参考。     

涌浪条件下斜坡式防波堤堤脚块石稳定性

海外港口工程大部分位于以涌浪为主的海域,防波堤在涌浪作用下的稳定性尚未得到全面认识。对于斜坡堤,除了护面对其稳定性至关重要外,堤脚对其稳定性也很重要。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪断面和局部整体物理模型试验,对涌浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性进行了研究。根据试验结果,对比正向和斜向波浪作用下斜坡堤堤脚块石的稳定性结果,重点分析了斜向波浪作用下斜坡堤堤头圆弧段堤脚块石发生破坏的原因及其随入射波浪周期和水位的变化关系,并对原方案堤脚进行了优化。     

斜向波作用宽肩台式防波堤稳定性试验研究

宽肩台式抛石防波堤对于石料来源丰富的地区是一种比较经济的结构型式。它是依靠波浪长期作用下最终形成的动力平衡断面来进行防浪的。我国的宽肩台式抛石防波堤建设较少,对其开展的研究也较少,目前主要是通过波浪断面物理模型试验来研究其稳定性,对于斜向波作用下的三维稳定性文献报道很少。文章以某宽肩台式防波堤工程为实例,通过三维波浪物理模型试验研究了斜向波作用下宽肩台式防波堤的稳定性,得到了工程稳定的宽肩台断面结构和优化结构平面布置。并从宽肩台坡面块石的运动形态以及最终形成的动力平衡剖面对斜向波和正向波作用宽肩台防波堤的结果进行了对比分析。     

印尼某电厂码头防波堤破坏原因分析及修复方案

印尼某电厂码头工程南临印度洋,波浪、潮流等自然条件十分复杂、恶劣,码头防波堤在建过程中在大浪作用下被破坏数次,本文通过对防波堤破坏原因进行分析,结合自然条件和现场施工能力,提出防波堤修复方案,并通过物模试验验证修复方案。防波堤完工经受住数年大浪考验,防波堤修复效果良好。     

基于OpenFOAM的礁坪上波浪底部切应力数值模拟研究

文章基于OpenFOAM的两相流求解器OlaFlow建立了考虑壁面函数边界条件的礁盘地形数值波浪水槽，利用礁盘地形上波浪传播物模试验结果验证了所建数模的可靠性。通过验证后的模型进行了不同入射波要素和水深条件下波浪在礁盘地形上传播的数值模拟，分析了波浪底部切应力在礁坪上的沿程变化，以及相对水深、入射波高和波周期对波浪底部切应力的影响。结果表明：随着礁坪上相对水深的增大，向岸和离岸切应力呈减小趋势；随着入射波高和周期增大，向岸和离岸切应力呈增大趋势；向岸切应力最大值主要出现在礁缘后方，随入射波周期增大，向岸切应力最大值出现位置向礁缘后方移动；离岸切应力最大值主要出现在礁缘处。     

强浪海域埋入式护底对防波堤稳定性的影响分析

海南岛东南海岸台风频繁,近岸波浪极限波高可达10 m,建港条件恶劣。防波堤的结构安全成为在该海域建港的关键难题。基于南海应急抢险打捞保障基地工程对斜坡式防波堤稳定性进行研究,通过建立三维波浪整体物理模型对防波堤不同形式的护面及护底块体进行稳定性试验。结果表明：在该强浪海域,防波堤护底的稳定直接影响护面的稳定。通过加大护底块石质量以达到稳定的效果不佳,而通过采用埋入式护底的结构形式可有效提高稳定的同时有利于减小护底块石的质量,进而达到防波堤护面结构稳定的要求,一定程度上节省了工程投资。     

削角直立式防波堤波浪力的试验研究

为了研究削角直立式防波堤上波浪力的分布规律，寻求适合于削角直立堤的波浪力计算公式，通过对削角沉箱防波堤的不规则波物理模型试验，得到了作用在防波堤上的水平波浪力、削角斜面上的竖向力以及堤底面上的浮托力系列，经与合田良实直立堤波浪力计算公式对比，表明作用在防波堤迎浪面的波压力分布与合田方法相近。根据分析检验，提出了相应的水平波浪力、斜面竖向波浪力以及堤底浮托力的不确定系数，并建议对斜面竖向波浪力的计算值进行适当调整。     

近岛礁地形影响下的浮式平台运动响应

近岛礁附近的地形一般呈现高低不平的状态,水深从几十米到几米不等。远场波浪向近岸传递过来时在礁盘上会经过复杂的演化,使得浮体附近的波浪呈现一定的非均匀性,不同于常规的长峰规则波,同时礁盘的起伏变化会对波浪中的浮体的运动产生影响,最终使得浮体在复杂地形下的水动力运动响应不同于一般均一水深下的浮体响应。该文通过建立浮体和礁盘地形的耦合水动力模型,计算了礁盘对浮体入射波力、绕射力、辐射水动力系数以及运动的影响,同时与水池模型试验对比了浮体运动,两者较为一致。研究表明复杂地形对浮体的水动力运动存在较大的影响,在某些周期附近会增大浮体的运动响应,因此需要理性考虑复杂地形对浮体的影响。     

密排桩基防波堤波浪力试验分析

针对密排桩基防波堤波浪力计算的问题,基于某密排桩基防波堤工程,进行密排桩基防波堤波浪力的物理模型试验研究。结果表明：密排桩基防波堤波浪力计算可采用直墙式建筑物波浪力理论公式,OCDI公式结果与试验值较接近;波浪力沿堤身轴线呈现堤身大、堤头小的趋势;斜向浪对密排桩基防波堤波浪力有一定影响,可采用Goda 公式折减系数进行近似评估。     

加纳特马港防波堤稳定性局部物理模型试验研究

非洲西海岸几内亚湾涌浪周期长、风暴期间大浪持续时间长,加纳特马港新集装箱码头防波堤还受到斜向浪作用,为研究防波堤转弯段的护面稳定性,建立了港池局部整体物理模型。试验结果表明,防波堤各部位满足稳定要求,但转弯段和堤根段局部堤顶护面块石的失稳数较大。分析了波浪入射角对防波堤各部位稳定的影响,堤顶和堤后块石主要受越浪的作用,波浪和堤轴线夹角较大时,波浪入射角些许变化对堤顶及堤后块石稳定影响不明显;波浪和堤轴线夹角较小时,波浪入射角增大导致越浪量变大使堤顶及背浪面块石失稳数增大。     

青岛港董家口港区防波堤工程防浪效果研究

采用波浪整体物理模型试验方法,依据青岛董家口防波堤工程平面布置情况,针对S、SE和SSE3个浪向,研究港池内波高分布情况,并对防波堤口门宽度及防波堤堤头型式进行优化。通过改变防波堤堤头结构型式、轴线走向、口门宽度等,提出6种对比方案,分别给出了港池内及各泊位处比波高,经过对比分析各防波堤布置方案的防浪效果,得到防浪效果较好的防波堤布置形式。     

恶劣水文条件下施工期抛石斜坡堤稳定性研究及改善措施探讨

总结和分析多个"一带一路"涉外工程,在波高大、周期长的恶劣水文条件下,且无法准确预报波浪资料的情况下,抛石斜坡式防波堤在施工过程中所遭遇破坏经历,以及破坏后采取修复措施的成功经验。针对印度尼西亚新建的某火电项目斜坡式抛石防波堤工程施工期前,开展了施工期防波堤断面物理模型试验验证,结果表明:10～500 kg堤心石断面,波浪作用1 h后,断面产生破坏即块石高程由设计的3.5 m冲至0.8 m,继续作用至24 h后,高程冲至约-2.5 m;完成800～1 600 kg垫层石后的断面,波浪作用0.5 h后,水面线以上800～1 600 kg块石被冲至港内,堤心石暴露破坏,最终破坏形式类似堤心石断面。根据试验结果,结合现场施工能力和条件,提出了相应的改善措施,结果可为设计施工提供基础数据,也为项目上减少不必要的经济损失提供技术参考。同时也再次验证物理模型试验在设计、施工和优化方面的必要性。     

斜向长周期涌浪作用下斜坡式防波堤结构稳定性优化

海外港口工程大部分位于以长周期涌浪影响为主的海域,长周期涌浪对防波堤的作用尚未得到全面认识和研究,尤其是斜向入射的情况。以某一具体港口防波堤工程为例,通过波浪局部整体物理模型试验,对斜向长周期涌浪作用下斜坡堤结构的稳定性进行了研究,并根据试验结果对原方案进行优化,提出了稳定的斜坡堤结构。研究结果表明,斜向波浪作用时,相同水深、波向以及波高情况下,入射波浪周期越长则护面块石失稳率越大;相同水深、波高以及波浪周期情况下,波浪15°角斜向入射时沿堤形成的沿堤流对护面的冲蚀破坏作用比波浪基本顺向入射时的情况更为强烈,护面块石失稳率相比较大。